钢筋混凝土拱的水下抗爆性能

为探究水下爆炸荷载作用下钢筋混凝土拱的动力响应特性和破坏特征,制作了两个钢筋混凝土拱试件,并开展了水下爆炸试验。试验分为拱外爆炸和拱内爆炸两组,采用10 g乳化炸药,试验时爆源距结构面最小距离为10 cm(起爆点位于拱结构正上方和正下方),通过传感器记录爆炸试验中钢筋混凝土拱典型断面处的水压力及加速度时程曲线。基于Arbitrary Lagrange-Euler(ALE)算法,建立了空气-水-炸药-钢筋混凝土拱等多介质动态耦合作用模型,将数值模拟结果与试验结果对比,验证了数值方法的可靠性。采用验证后的数值模型进一步研究了拱外及拱内爆炸荷载作用下钢筋混凝土拱的动力响应差异。结果表明:相同炸药当量下,内部爆炸有更多的能量作用于混凝土拱,使结构的动力响应更强烈;外部爆炸下,拱顶、拱腰处产生较大裂缝;内部爆炸时,迎爆面裂缝数量明显增多,拱肩位置出现裂缝。钢筋混凝土拱形结构抵抗外部爆炸荷载的能力明显强于内部爆炸荷载。

钢筋混凝土拱承载力分析的齐次广义屈服函数

为了解决弹性模量调整法应用于钢筋混凝土(RC)结构的难题,建立了矩形截面RC偏压构件的通用齐次广义屈服函数。充分考虑RC偏压构件的破坏机理,并利用二次函数建立了矩形截面RC构件的分段光滑压弯承载力相关方程。通过回归分析建立分区表达的截面特征函数,以综合考虑钢筋混凝土偏压构件的截面几何和材料性能对承载力的影响,在此基础上采用分数指数幂的一阶多项式建立矩形截面RC偏压构件的齐次广义屈服函数。利用单元承载比定义高承载单元的自适应识别准则,通过有策略地缩减高承载单元的弹性模量模拟RC拱结构高应力区域的刚度退化,并根据线弹性迭代分析确定RC拱的极限承载力,据此提出了RC结构承载力分析的弹性模量缩减法。通过与模型试验及增量非线性有限元法对比分析,验证了该文方法具有较高的计算精度与计算效率。

钢筋混凝土拱基于模态频率的承载能力评估

基于钢筋混凝土拱破坏过程中模态频率的变化规律,进行了承载能力评估方法的研究。对某旧桥中的2根钢筋混凝土拱肋进行了加载过程中的模态试验。基于试验结果和有限元分析研究了有初始损伤和完好的钢筋混凝土拱破坏过程中的模态变化规律,并采用曲线拟和的方法对钢筋混凝土拱的极限承载能力进行了预测。结果表明,该拱接近破坏时模态频率会下降,但各阶模态频率的下降程度与最弱刚度截面的位置有关;拱破坏过程中第1阶模态频率值与所受荷载之间的关系可近似用二次方程来描述。

纤维复合材料加固初应力下的钢筋混凝土拱分析

基于3个钢筋混凝土拱式结构的粘贴纤维复合材料(FRP)加固试验,将混凝土塑性损伤模型、粘结行为、植入技术和模型变更等技术引入到非线性数值分析中,实现了混凝土损伤、FRP-混凝土界面粘贴滑移以及初始荷载等多个关键力学特性的模拟.通过加固试验及数值模拟成果的对比得出,采用截面加固方式的极限承载提高了14.47%,采用体系加固方式其极限承载提高了27.60%,即对于超静定结构,应从体系加固角度着手;开裂荷载的分析误差在7.79%以内,极限荷载的分析误差相对较小,最大仅为4.88%.结果表明,本文数值分析方法可行,能够为今后FRP加固混凝土拱式结构的研究提供依据.

钢筋混凝土拱肋破坏过程中的模态变化

对一服役28 a旧桥中的2根钢筋混凝土拱肋进行加载过程中的模态试验。基于试验结果和理论分析研究钢筋混凝土拱肋破坏过程中的模态变化规律。通过对损伤进行一致损伤模式与复合损伤模式的划分,解释结构模态频率在受荷初期可能会增大的原因,分析塑性铰位置对拱肋模态频率的影响;采用曲线拟合方法研究拱肋破坏过程中一阶模态频率与所受荷载之间的函数关系。结果表明:该函数近似为二次函数。这为应用模态频率值来预测钢筋混凝土拱肋的极限荷载提供了参考。

钢筋混凝土拱肋劲性骨架爬模施工分析

以国内某主跨300m的外倾式非对称系杆拱桥为例,采用三维有限元法分析靠拱脚段钢筋混凝土拱肋爬模施工过程中劲性骨架的受力状态.为简化计算,从结构安全和满足桥梁施工要求出发,合理假定模板系统及劲性骨架的载荷分担率,将劲性骨架简化为空间杆系、载荷简化为节点载荷.该方法计算模型简单、结果偏于安全,可用于类似结构的工程近似计算.

钢筋混凝土拱抗爆性能的数值模拟研究

混凝土拱作为一种特殊的受力构件,因其具有节约材料、提高刚度和增大跨度等优点,而广泛应用于桥梁、房屋、隧道以及地下工程中。基于Ls-dyna有限元分析软件,对钢筋混凝土拱的抗爆性能进行数值模拟研究,以期得到爆炸荷载下拱的受力破坏机理,为钢筋混凝土拱的抗爆加固设计提供了依据。

钢筋混凝土拱肋锈胀裂缝初步分析

采用弹性力学理论分析了拱肋钢筋锈蚀膨胀临界状态应力场特点,讨论了钢筋混凝土拱中箍筋对于锈胀过程的作用,并给出箍筋截面面积计算公式,结合理论与试验结果分析了拱肋锈胀裂缝的发展趋势。研究表明:弹性理论能较简洁地解释钢筋混凝土拱锈胀裂缝的形成机理。

钢筋混凝土拱的承载能力研究

从材料的非线性特性出发,同时考虑截面M和N的相互耦合作用,用非线性有限元分析了拱结构从加载到破坏的全过程,求出拱结构的极限承载力。通过实例分析,验证了本文理论和所编制程序的正确性。

钢筋混凝土拱桥拱箱现浇施工力学行为分析

钢筋混凝土拱桥拱箱在无支墩拱架上现浇施工时,对裸拱架和已形成部分拱环2个阶段分别进行了流水压力静力计算、自振特性分析和屈曲分析,表明先期形成的拱环与拱架的横向联合作用明显。对先形成2个边箱和先形成底板及部分腹板2种分环方案进行了比较,发现分环方式不同,其横向联合作用的强弱也有差别,后者要优于前者。选择合理的分环方式并利用已形成的拱环与拱架的横向联合作用,可以有效提高施工中拱架的横向稳定性。

地下钢筋混凝土拱形结构在顶爆条件下的抗爆试验

拱形结构作为地下工程的主要结构形式之一,目前大多研究都集中在数值仿真上,所得到的结构破坏特征及响应数据缺乏相应的试验验证,不能充分地指导地下工程的抗爆设计。为研究地下钢筋混凝土拱形结构在爆炸荷载作用下的破坏模式及抗爆性能,对其在顶爆条件下开展了5个不同爆炸距离和装药量的试验。结果表明:在同一爆距下,随着装药量的增加,拱形结构的破坏程度逐渐增加,破坏模式为由背爆面产生裂纹发展为混凝土层裂脱落、钢筋隆起变形,直至拱顶中心处混凝土塌落显著、钢筋严重弯曲变形。顶爆下拱形结构的破坏不仅与比例爆距相关,还受到爆距的影响,同一比例爆距下,爆距越大拱结构的破坏越显著。通过分析位移响应与装药量及爆距的关系,初步提出了以挠跨比为依据的破坏等级划分方法,为今后的结构破坏评估分析提供试验支撑。

现浇钢筋混凝土拱圈分段浇筑长度与顺序对悬拼钢拱架的影响及优化研究

大跨径混凝土拱桥利用贝雷梁悬拼钢拱架进行拱圈浇筑过程中,拱圈的纵向分段长度、分段浇筑顺序将直接影响拱架在施工过程中的变形及应力,进而影响整个拱桥结构的成桥状态。通过有限元模型对拱架在浇筑过程中的受力状态进行分析,对拱圈分段浇筑长度、顺序进行优化,实际工程拱圈混凝土浇筑过程中的拱架变形、应力测量结果表明:拱圈分段浇筑优化后,将使拱架受力均匀,变形合理,可保证拱架在浇筑过程的安全性及拱圈成桥后的线形、内力满足规范及设计要求。

钢筋混凝土拱板屋架设计浅谈

自1998年以来,我国为了有效地缓解粮食仓容不足、仓储设施落后等矛盾,增加国家对粮食的宏观调控能力,拉动内需,实现粮食流通体制改革,在全国各地建设了一大批国家储备粮库.钢筋混凝土拱板屋架平房仓是国家指定的主要仓型之一.它在粮仓建设过程中发挥了很大的作用.

钢筋砂浆锚杆和钢筋混凝土拱一体支护在硐室工程中的应用

简要介绍位于松软地层中的斜井卷扬机硐室应用钢筋砂浆锚杆和钢筋混凝土拱一体支护的概况 ,并重点介绍一体支护的施工工艺。

钢筋混凝土拱围堰在桥梁基础施工中的应用探讨

针对目前桥梁基础工程应用钢筋混凝土拱围堰过程中存在的问题缺陷,文章分析了钢筋混凝土拱围堰的应用特性,并提出了实践控制的方法策略,其目的是为相关建设者提供一些理论依据。结果表明,将钢筋混凝土拱围堰的施工形式与桥梁基础工程的实际情况结合,是实现其作用价值的关键。研究人员应在明确这一点的情况下,提高其作用于实践的普及度。

钢筋混凝土拱模结构设计与应用

钢筋混凝土拱模因结构复杂,技术难度大,施工中较少使用。文章结合新沂河整治工程海口控制枢纽中泓闸闸室基础工程实践,对拱板结构进行了计算和设计,并阐述了其主要施工方法。实践证明,该技术取得了较好的经济效益,节省了周转材料,加快了闸底板施工进度。

锈胀钢筋混凝土拱肋承载力试验与模拟

为研究锈胀损伤对钢筋混凝土拱肋极限承载力的影响,制作了4片钢筋混凝土圆弧拱肋,通过电化学快速锈蚀使其表面产生不同程度的锈胀裂缝,讨论了初始锈胀裂缝的分布情况,研究了锈胀拱肋的裂缝发展、不同位置处位移和应变、极限承载力及失效模式。试验结果表明:锈胀削弱了混凝土截面尺寸和刚度,降低了钢筋与混凝土间的粘结性,是承载力退化的主要原因之一;锈胀导致的拱肋极限承载力下降率约为60%;锈胀未改变拱肋的失效模式,所有拱肋均在一侧拱脚发生脆性破坏。在试验的基础上,建立了锈胀钢筋混凝土拱肋的有限元计算模型,由于RC拱肋存在大面积锈胀,模型中未考虑混凝土保护层的影响,计算结果和试验值较为接近,为日后有限元建模提供一定参考。

大同大学体育馆钢网壳与钢筋混凝土拱设计

大同大学体育馆位于大同大学本部校区内,为学校的标志性建筑,平面由两侧的两个半圆形和中间矩形组成,其平面尺寸为104m×80m,网壳展开面积为8 100m2,支承在钢筋混凝土空间曲梁及钢筋混凝土拱上。介绍了体育馆网壳与拱架结构设计中涉及的问题及解决方法。

既有钢筋混凝土拱肋破坏过程中的内力变化

对某既有钢筋混凝土拱肋的试验结果进行了较详尽的研究。首先基于静力和模态试验得出,既有拱肋的刚度并非一致下降,而具有波动变化的特征。然后基于模型修正技术,通过不断调整结构刚度参数以获得与试验结果相一致的策略,计算了该拱肋的初始刚度分布和加载各阶段的刚度分布。在此基础上研究了既有钢筋混凝土拱肋破坏过程中内力变化的一些规律。最后利用这些成果进行了极限荷载验证。结果表明基于内力变化规律来推求极限荷载的方法具有较高精度。

基于雷达图的既有钢筋混凝土拱肋承载力评定

通过构建以不规则五边形最小面积为特征向量的评价函数,将对既有钢筋混凝土拱肋承载力的定性描述定量化,并利用雷达图推算出承载力评定的检算系数Z1的标度评价值,有效地消除了各项因素之间的线性关系。基于最小二乘法拟合了检算系数Z1与其标度评价值之间的曲线方程。用检算系数Z1对不考虑损伤的有限元计算结果进行修正,获得承载力评定值,并对两片服役多年的既有钢筋混凝土拱肋的承载力开展试验研究。结果表明,承载力评定值与试验结果吻合较好,可为既有钢筋混凝土拱肋的承载力评估提供科学依据。